2.闭合电路的欧姆定律-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第三册同步练测（人教版2019）

第十二章电能能量守恒定律 随堂巩固促应用 验证反償迁移运用 1.(电功和电热)下列关于电功、电功率和焦耳： 3.(非纯电阻电路)扫地机器人是智能家用电 定律的说法中正确的是 () 器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在 A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生 房间内完成地板清理工作。若机器人电动 的焦耳热一定越多 机线圈电阻为r,当它正常工作时，动机两 B.静电力做功使金属导体内的自由电子运 端所加的电压为U,通过的电流为I,下列说 动的速率越来越大 C.电流通过电动机时的电功率和热功率相等 法正确的是 D.焦耳热Q=R:适用于任何电路 2.(纯电阻电路)A、B为“220V100W”的两 只相同的灯泡，C、D为“220V40W”的两 只相同的灯泡。现将四只灯泡接成如图所 示的电路，并将两端接入电路，各灯泡的实 际功率分别为PA、P、Pc、P。。那么实际功 A1<号 率的大小关系为 B.经过时间t,电动机消耗的电能W=r 合-肥骨 C.经过时间1，电动机产生的热量Q=U1t D.经过时间t,电动机输出的机械功W A.P=PB:Pc=PD B.P=Pp>PR=P =Ult C.Pp>PA>P>P 提示请完成《素能提升训练》训练十五 D.P>P>Pp>PA 2.闭合电路的欧姆定律 学习目标 核心素养 1.了解电路中静电力和非静电力做功与 能量转化的关系，知道电动势的定义。 2,理解闭合电路的欧姆定律及其公式， 知道电源的电动势等于内、外电路上 电势降落之和」 闭合电路物理戏念 科学探究探究路端电压 电动势 利合电路的 与负载的关系 3.理解路端电压与负载的关系，知道这 批始定律 科学态： 闭合电路巾能量 种关系的公式表达和图线表达，并能 闭介电路款鳞 科学思维 与责任 定律的应用 守恒的成用 用来分析，计算有关问题。 4,掌握电源断路和短路两种特殊情况下 的特点。知道电源的电动势等于电源 没有接人电路时两极间的电压。 89 》高中物理·必修第三册（人教版》 自主学习探新知 保前预习双基落实 一、电动势 2.闭合电路的能量转化 1.非静电力的作用：把正电荷从 搬运 非静电力做的功等于内、外电路中电能 到 的过程中，非静电力做功，使电 转化为其他形式能的总和，即EI1 荷的 增加。 0 2.电源 3.闭合电路的欧姆定律 (1)定义：通过非静电力做功把 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的 转化为 的装置。 成正比，跟内、外电路的 成反比。 (2)能量转化：在电源内部，非静电力做正 (2)表达式： 或E= 功，其他形式的能转化为 ,在电源 (3)适用条件：外电路为 电路。 外部， 做正功， 转化为其 三、路端电压与负载的关系 他形式的能。 1.路端电压与电流的关系 3.电动势 表达式：U= (1)电动势：在电源内部，非静电力 2.路端电压随外电阻变化的规律 与 之比。 根据闭合电路的欧姆定律，当外电阻增 (2)定义式：E ,单位： 大时，电流 ,路端电压 :当 (3)决定因素：由电源中 决 外电阻减小时，电流 ,路端电压 定，跟电源的体积 ,跟 无关。 →断路→1变为0.1r■ 路端电压U 二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1.闭合电路的组成 短路 ·外电阻R=0,路端电压=0 (1)闭合电路是指由导线、电源和用电器连 成的电路。 送自我诊断 (2)内电路：如图所示， 的电路叫内 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误 电路， 的电阻叫内电阻。可以将电 的画“X”)。 源看作一个没有电阻的 与电阻的 (1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做 串联。内阻的电势沿电流方向 负功，电荷电势能增加。 (2)在电源内部，电荷移动过程中，非静电力 做正功，电荷电势能诚少。 (3)外电路： 的电路叫外电路，外电 (3)电动势由电源中非静电力的特性决定， 路的电阻称为外电阻。在外电路中，沿电流 跟外电路无关，跟干电池的体积无关。 方向电势降低。 90 第十二章电能能量守恒定律 (4)某电源电动势为10V,内阻为22，外接 ：2.如图所示，电动势为2V的电源跟一个阻值 一线圈电阻为82的电动机，则电路中的电 R=9Ω的电阻接成闭合电路，理想电压表 流为1A。 () 测得电源两端电压为1.8V,则电源的内阻 (5)在闭合电路中，外电阻越大，路端电压 为 n 越大。 ( (6)电路断开时，电路中的电流为零，路端电 压也为零。 ( (7)外电路短路时，电路中的电流无穷大。 互动探究解疑难 委点归纳重摊突皱 要点一对非静电力和电动势的理解 问题导引 探究升华 日常生活中我们经常接触到各种各样的 1.非静电力：电源内使正、负电荷分离，并 电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有 使正电荷聚积到电源正极、负电荷聚积 的标有“1.5V”字样，有的标有“3.7V”字样。 到电源负极的非静电性质的作用力，是 对除静电力外能对电荷流动起作用的其 他力的统称。 标有“1.5V“的干电池标有"3.7V"的手机电法 2.功能关系：非静电力总是克服静电力做功， (1)如果把1C的正电荷分别从1.5V的干 非静电力做功的过程就是将其他形式的能 电池和3.7V的手机电池的负极移到正极， 转化为电能的过程。做多少功，就有多少其 非静电力分别做了多少功？ 他形式的能转化为电能。 (2)两次电势能增加多少？ (3)哪个电池做功本领大？ E=g是电动势的定义式面不是决定式，上 的大小与W和g无关，是由电源自身的性 质决定的：电动势不同，表示电源将其他形 式的能转化为电能的本领不同。 4.电动势在数值上等于非静电力把1C的 正电荷在电源内从负极移送到正极所做 的功。 5.电动势是标量，但为便于研究问题，常认 为其有方向，规定其方向为电源内部电流 的方向，即在电源内部由电源负极指向 正极。 91 》高中物理·必修第三册（人教版》 典例剖析 针对训练 [例1门将电动势为3.0V的电源接入电路 1.(多选)一组铅蓄电池的电动势为4.8V,内 中，测得电源两极间的电压为2.4V,当电 阻不为零，以下说法中正确的是() 路中有6C的电荷流过时，求： A.电路中每通过1C的电荷量，该铅蓄电 (1)有多少其他形式的能转化为电势能： 池能把4.8J的化学能转化为电能 (2)外电路中有多少电势能转化为其他形式 B.体积大的铅蓄电池比体积小的铅蓄电池 的能。 的电动势大 C.电路中每通过1C的电荷量，该铅蓄电池 内部非静电力做功为4.8J D.该铅蓄电池把其他形式的能转化为电能 的本领比一节干电池（电动势为1.5V) 的强 要点二 闭合电路的欧姆定律及能量分析 2问题导引 口探究升华 如图为闭合电路的 外电路 1.内、外电路中的电势变化 R 组成。 外电路中电流由电源正极流向负极，沿 (1)在外、内电路中，沿着电 E 电流方向电势降低，内电路中电流由电源负 内电路 流方向，各点电势如何变化？ 极流向正极，沿电流方向电势升高。 (2)若电源电动势为E,电路中的电流为1， 2.闭合电路欧姆定律的几种表达形式 在时间内非静电力做功多少？内、外电路 中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有 1)电流形式：1一尽E,说明电流与电源电 怎样的关系？ 动势成正比，与电路的总电阻成反比。 (3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻 (2)电压形式：E=Ir+IR或E=U内十Uw, R和内电阻r的关系怎样？ 表明电源电动势在数值上等于电路中内、外 电压之和。 (3)功率形式：IE=IU外十U或IE=U外 +fr。 典例剖析 [例2] 如图所示的电路 中，电源电动势E 1.5V,内阻r=0.62, 电阻R=32,电阻R2 42,电阻R=62。电 压表为理想电表，闭合开关S,求： 92 第十二章电能能量守恒定律 (1)通过电源的电流大小： 口针对训练 (2)电源的内电压和电压表的示数。 2.如图所示的电路中，R 92,R2=52,当a、b两点 R 间接理想电流表时，其示 数为0.5A:当a、b两点间接理想电压表 时，其示数为1.8V,求电源的电动势和内 电阻。 要点三 路端电压与负载的关系 问题导引 : 口典例剖析 傍晚用电高峰时灯光发暗，而当夜深人 [例3]（多选）如图所示为 静时灯光特别亮。说一说这是什么原因。 某一电源的U-1图像， 图可知 ( 0.8 A.电源电动势为2V 口探究升华 &电源内阻为号0 1,路端电压与负载的关系：U=E一U由=E- C.电源短路时电流为6A R千，，随着外电阻增大，路端电压增大：当 E D.电路路端电压为1V时，电路中电流为 5A 外电路开路时（外电阻无穷大），路端电压U =E,这也提供了一种粗测电动势的方法， 口针对训练 即用电压表直接测电源电动势。 3.(多选)如图所示，甲、乙 2.路端电压与电流的关系：U=E-Ir 为两个独立电源（外电路 3.电源的U-1图像：如图所示是一条倾斜 为纯电阻电路)的路端电 的直线，图像中U轴截距E表示电源电 压与通过它们的电流1 动势，1轴截距I。等于短路电流（纵、横坐 的关系图线，下列说法中 标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源 正确的是 ( 的内阻。 A.路端电压都为U。时，它们的外电阻 相等 B.电流都是I。时，两电源的内电压相等 C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势 D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻 93 》高中物理·必修第三册（人教版》 随堂巩固促应用 险证反馈迁移运用 1,(电动势的理解)（多选）关于电源电动势E 动势。该起电斑阵列一端在电鳗的头部而 的下列说法中，正确的是 另一端接近其尾部，与电鳗周围的水形成回 A.电动势E的单位与电势、电势差的单位 路。假设回路中水的等效电阻为790Ω，则 相同，都是伏特V 电鳗放电时，其首尾间的输出电压为() B.干电池和铅蓄电池的电动势是不同的 A.790V B.800V C.电动势E可表示为E。,可知电源内 C.974V D.503V 3.(电源的U-1图像)（多选）叶 非静电力做功越多，电动势越大 如图所示为两个闭合电路中 D.电动势越大，表示电源内部将其他形式 两个电源的U-I图像，下 的能转化为电能的本领越大 列说法中正确的是( ）0 2,(闭合电路的欧姆定律)电鳗是一种放电能 A.电动势E=E2,内阻<r2 力很强的淡水鱼类，它能借助分布在身体两 B.电动势E=E2,内阻r>r 侧肌肉内的起电斑产生电流。某电鳗体内 C.电动势E=E,发生短路时的电流I> 的起电斑并排成125行，每行串有5000个 D.当两电源的工作电流变化相同时，电源2 起电斑，沿着身体延伸分布。已知每个起电 的路端电压变化较大 斑的内阻为0.252，并能产生0.16V的电 提宗请完成《素能提升训练》训练十六 专题四 闭合电路欧姆定律的应用 学习目标 1,学会分析闭合电路动态问题的方法。 2.会计算闭合电路的功率，借助公式和图像，分析求解电源的最大输出功率。 3.学会含容电路的分析方法。 互动探究解疑难 要点归纳勇难突骇 要点一 闭合电路的动态分析 口探究升华 (1)明确局部电阻的变化。 闭合电路中如果某个电阻发生变化（或 (2)由局部电阻的变化可知外电路总电阻R 开关通断)就会引起其他各部分电压、电流 的变化 (或灯泡明暗)的变化。处理这类问题有以 (3)运用1。R年，判断1。的变化。 下三种常用方法。 1.程序判断法： (4)运用U内=I。r判断U内的变化 遵循“部分·整体→部分”的思路，按照以下 (5)运用U=E-U内判断U#的变化。 步骤分析： (6)运用部分电路欧姆定律定性分析各支路 相关量变化。 94: < 0 @ < E 0 1*' (!% ) 0& ) ( =ÍA+" & ) F4ý/Ð ( )Í΃E # < 0 @ < " : < 0 " " & R0(!1R ) & EF ' ! ;:!@ & ) H0þ ! 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R.=Y=8-6a=5Ω, 应串联一个5Ω的分压电阻，其功率至少为 p?=k=号 w=0.8 w。 [答案] 串联一个5 Q的电阻 0.8 W [针对训练] 2.C 由电路图可知，L?、L?串联后与L?并联，其中L?两 端电压最大，它消耗的电功率为10W时，因L与L,串 联，且电阻相等，则分配在L?与L,两灯上的电压都是 p=p.-()---灯L?两端电压的一半。所以 4=1w=2.5 w。。则整个电路消耗的功率P=P?+ P?+P?=(2.5+2.5+10)W=15 W,故C正确。 要点三——[问题导引] 提示 这些用电器正常工作时是非纯电阻电路，电能只 有一部分转化为内能。一旦被卡住就变成了纯电阻电 路，电能全部转化为内能，释放大量的热量。 [典例剖析] [例3] [解析](1)小电机不转动时，电机是一个纯 电阻元件，电机与滑动变阻器串联，U=0.50 V, I=长=0.50=0.50 A,由欧姆定律 则Pe=UI= .50×0.50 W=0.25 W, P热=I2R=0.502×1.0 W=0.25 W, P=P。 (2)小电机转动时，电机是非纯电阻元件，U=2.0 V, I=0.40 A, Pe=UI=2.0×0.40 W=0.80 W, PA=I2R= .402×1.0 W=0.16 W, PP [答案](1)0.25 W,0.25 W 电功率等于热功率 (2)0.80 W,0.16 W 电功率大于热功率 [针对训练] 3.C 灯泡正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电 I=Ix=五A,压，且干路电 ,则电解槽消耗的电功率 P=P=60 W,A错误，C正确；电解槽的发热功率 P熟=I2R≈1.3 W,B错误；整个电路消耗的总功率 P?=220×iw=120W,D错误。 【随堂巩固促应用】 1.D 对于一段电路，Q=Pt,即Q与P、t都有关，所以 P越大，Q不一定越大，故 A错误；由电流的微观表 达式 I=neSv可知，同一金属导体 内电流不变，所以 电子运动的速率不变，故B错误；在电动机中，电流 做的功=焦耳热十机械能，所以W>Q,即UI>I2R, 故C错误；Q=I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何 电路，故 D正确。 R=p2.C 根 得，RA=Rg<Rc=Rp。由电路图知，UB p=长 Pp>P;因为IA=Ip,根据P==Uc,根据 I2R知Pp>PA。流过 A、D的电流大于流过 B、C的电 流，由P=I2R知，PA>Pg,Pp>Pc,所以Pp>PA> Pp>Pc。 知 3.A 经过时间t,电动机消耗的电能W=UIt,故B错误； 电动机产生的热量Q=I2rt,故C错误；电动机输出的机 I<兴，械功W山=UIt-I2rt,故D错误；根据Q<W,得 故 A正确。 2.闭合电路的欧姆定律 【自主学习探新知】 一、1.负极 正极 电势能 2.(1)其他形式的能 电势能(2)电势能 电场力 电势能 (2W3.(1)所做的功W 所移动的电荷量q 伏特(V) (3)非静电力的特性 无关 外电路 二、1.(2)电源内部 内电路中 理想电源 降低 (3)电源外部 2.I2Rt+I2rt 3.(1)电动势 电阻之和 (2)I=k+, Ux+U。(3)纯电阻 三、1.E-Ir 2.减小 增大 增大 减小 0 E 自我诊断 1.(1)√ (2 × (3)√ (4 ×(5)√(6)× (7)× 2.1 【互动探究解疑难】 要点——[问题导引] E=要可知W=qE,所以提示(1)根据电动势表达式 非静电力分别做了1.5J和3.7 J的功。 (2)根据功能关系知两次电势能分别增加了1.5J和3.7 J。 (3)根据电动势的物理意义知3.7V的手机电池做功本 领大。 [典例剖析] [例1] [解析](1)W=Eq=3.0×6 J=18 J,电源中 共有18J其他形式的能转化为电势能。 (2)W=Uq=2.4×6 J=14.4 J,外电路中共有14.4 J电 势能转化为其他形式的能。 [答案](1)18 J(2)14.4 J [针对训练] 1.ACD 由W=Eq可知，电路中每通过1C的电荷量时， 该铅蓄电池将4.8J的化学能转化为电能，故 A正确； 电池的电动势只与电池的性质有关，与体积无关，故 B 错误；电路中每通过1C的电荷量，该铅蓄电池内部非 静电力做功为W=Eq=4.8 J,故C正确；电动势反映电 源将其他形式的能转化为电能的本领，故D正确。 要点二——[问题导引] 提示(1)在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路 中沿电流方向电势升高。 (2)EIt;I2rt;I2Rt;EIt=I2Rt+I2rt。 (3)E=IR+Ir或I=k+ [典例剖析] [例2] [解析](1)R?、R?并联后与R?串联，则R?、 R=R,+R=2.4Q,R?并联电 干路电流I=,+R?+R=0.25 A。 (2)电源的内电压U,=Ir=0.15 V, 电压表的示数即为R?、R,的并联电压，U=IR,=0.6 V。 [答案](1)0.25 A(2)0.15V 0.6 V 19 E， & @ABC ' "! 0? ! L 7 # 8 !û†^üý/oš( ( : ! mŸ, ( ,, *F/o E ! 0(!&, ( I¶Ö/,œÈe2 40E ! $ : " .) % " L 7 # 8 !û†^üý/ýš( ( ,,*F/o E " 0 @ : ! 0 !!1 + ,0(!", ( I¶Ö/,œÈe2 40E " $ : " .: ! .) % # AB "# ’ÛŸ‰U ( ¼2 40#D ( )0! ) ) EF ! #D ! ! ) 34G !!!& 6789 ' :; ! -.å/ü„ ( œ"/,/o*a ( ¨/,F/ )5Q—_a ( d®å/Ó!S/ý $ ,S/ý % ò ( xyÊùe/ ) & <=>? ' & = # ' ! ,/ ! I¶Ö/,FœÈe @04*E) …= ( L E0( ( ( @04 ( IàµT/F/K) 40"D ( i , 9« * /F¨ÐXQàs¨ÎF#~Ð ( E )0 ! @ ! E 0 "*(!1 ' ) 0(!" ) ( i - •– * /Ÿ,( :0( ( /o E Ÿ 0 4 ) 0 " (!" ,0!(, ( i $ •– * L,S/ý @0!D ( ( I 40@.E) …= ( E0 4*@ ) 0 "*! (!" ,0 &, ( i / 9« ) & @ABC ' #!,$ ! ß # ä!àsFPû|}E $ E ( ( @ ( %( ,S/ý` ë,/o²ƒX ( Ž×!/F/ЃX ( i , 9 « * àsF¨ÎF#~Кw/¨Ð ( àsßF¨Î F#~ÐaQàsäF¨ÎF#~Ð ( š×/ßF¨ ÐaQ/äF¨Ð ( i / •– * às` @ RPûF| }Кw/K)Fa ( Iàs…= ( /ßF/K) aQ/äF/K) ( i $ 9« * /F¨/ýXQ ž/F/o`/¨ÐFò/ ( Ê @ ¨ 0E) ( DE/ ßF¨ÐŠ/äF¨Ða ( xyL/o¤E E ( ( ( / ßF¨/ý_a ( i - •– ) ! 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[答案](1 2 a 8w(2)0 w [针对训练] 2.D 若R?是光敏电阻，光照射R?时，R?阻值减小，则电 路总电阻减小，总电流增大。根据UA=Ir 可知，电源 内电压增大、外电压减小，则流过R?和小灯泡的电流减 小，灯泡的实际功率变小，小灯泡变暗，A 错误；有光照 时，总电阻减小，则总电流增加，根据P=EI可知，总功 率增大，B错误；由以上分析知R?为光敏电阻，则R,= R+K+R,当R,=r时，电源输出功率最大，但各个电 阻具体参数未知，无法确定出R与r的大小关系，则无 法判断有光照射时电源的输出功率是否一定增大，C错 ,=EIE-I2×100?1-管r)×误；电源的效率为 100光照时 R?减小，则R意减小，I愿增大，则η减小， 则没有光照射时电源的效率比有光照射时电源的效率 高，D正确。 要点三——[典例剖析] [例3] [解析](1)闭合开关S,稳定后，外电路由 R?、R?串联而成。由闭合电路欧姆定律得，通过R?的 电流： I?=I=R?+R=1.0 A。 (2)开关S闭合时，电容器两端的电压Uc=IR?, 电容器储存的电荷量Q=CUc=CIR。 开关S断开时，相当于把电容器接在电源两端， 电容器两端的电压变为Uc′=E, 电容器储存的电荷量Q′=CUc′=CE, 20